GE 水煤漿氣化爐工藝燒嘴改造

第39卷第3期化工設計通訊2013年6月Chemical engineering design communications甲醇及下游產(chǎn)品GE水煤漿氣化爐工藝燒嘴改造趙旭清,張清海,羅澤林(神華包頭煤化工分公司,內蒙古包頭014000)摘要:介紹GE水煤漿氣化燒嘴自開(kāi)車(chē)以來(lái)存在的問(wèn)題,針對這些問(wèn)題進(jìn)行的改進(jìn),并比較了改進(jìn)前后的情況關(guān)鍵詞:水煤漿氣化;燒嘴;改進(jìn);壽命中圖分類(lèi)號:TQ223.121文獻標志碼:B文章編號:1003-6490(2013)03-067-04Revamping of Ge CWS Gasifier BurnerZHAO Xu-ging, ZHANG Qing-hai, LUo Ze-lin[ Shenhua(Baotou)Charcoal Chemical Industry Co., Ltd . Baotou Inner Mongolia 014000 ChinaAbstract Describe problems of GE CWS gasifier burner since the unit operation. The operationcondition is compared after revamping for these problemsKey words C WS(coal water slurry)gasification; burner revamping; lifetime1存在的問(wèn)題(4)工藝燒嘴環(huán)隙公差控制得大,正負0.38mm,加快了磨損速率。神華包頭煤制烯烴項目是世界首套MTO制(5)工藝燒嘴入爐深度不合理,投料后經(jīng)常烯烴項目,MTO中間產(chǎn)品由甲醇中心生產(chǎn),甲醇造成氣化爐拱頂溫度高中心氣化采用美國GE水煤漿加壓氣化技術(shù),氣(6)工藝燒嘴霧化角設計存在缺陷,造成局化爐采用5十2的模式,5開(kāi)2備,壓力6.5MPa,部爐磚嚴重燒蝕,且灰渣的殘碳百分比高。日投煤量1500t。氣化爐的關(guān)鍵部位就是工藝燒(7)工藝燒嘴的外盤(pán)管與外噴頭焊接處經(jīng)常嘴,由美國GE公司設計。在試車(chē)運行過(guò)程中,產(chǎn)生裂紋,也是燒嘴使用壽命短的一個(gè)重要原燒嘴的使用壽命就很短,無(wú)法保證氣化爐的長(cháng)周因,而且存在很大的安全風(fēng)險期穩定運行,給后序的生產(chǎn)帶來(lái)了不穩定因素(8)工藝燒嘴頭部形狀設計不合理,容易造也給安全生產(chǎn)帶來(lái)了隱患成端面開(kāi)裂甲醇中心7臺氣化爐工藝燒嘴自2010年月開(kāi)始運行,在運行過(guò)程中遇到的問(wèn)題主要表現2攻關(guān)效果在以下幾方面工藝燒嘴從2010年投料試車(chē)以來(lái),通過(guò)兩(1)工藝燒嘴使用周期短,平均時(shí)間不到30d。年多的細心觀(guān)察,琢磨總結岀以上八種缺陷。針(2)工藝燒嘴煤漿中噴頭材料不合理,易被對以上冋題公司于2012年3月5日成立工藝燒煤漿磨損,造成氣化爐與燒嘴壓差波動(dòng),給操作嘴攻關(guān)小紺、并結合國內有知名度的燒嘴制造廠(chǎng)帶來(lái)了難度,降低了合成氣有效氣體的成分中國煤化工天十一所、石家莊國(3)工藝燒嘴外噴頭龜裂現象嚴重,燒蝕特雄CNMHG論,有針對性地進(jìn)行技別嚴重,存在安全風(fēng)險術(shù)改造,一個(gè)個(gè)攻破。從2012年的2月份到9收稿日期:2012-12-17作者簡(jiǎn)介:趙旭清(1973-),男,內蒙古包頭人,高級主管化工設計通訊第39卷月份燒嘴的平均使用壽命不到5σ0h(表1),從明我們攻關(guān)取得了階段性成果,也說(shuō)明了我們攻10月份到年底又一次統計,已經(jīng)超過(guò)了900h關(guān)方向是正確的,思路是清晰的,為下一步攻關(guān)(表2),而且都不是因為燒嘴原因更換下來(lái),說(shuō)取得更好的成績(jì)奠定了基礎。表1改造前氣化爐燒嘴使用記錄開(kāi)始時(shí)間結束時(shí)間燒嘴壽命/h停用原因2011-12-182012-01-15657燒嘴冷卻水流量差波動(dòng),流量差髙高跳車(chē),盤(pán)管與夾套焊縫漏2012-08-142012-08-26X701(GE2)288燒嘴冷卻水流量差波動(dòng),盤(pán)管與夾套焊縫漏.停車(chē)更換燒嘴201208-262012-10-02X101-06889燒嘴冷卻水流量差波動(dòng),盤(pán)管與夾套焊縫漏,停車(chē)更換燒嘴2012-06-042012-06-21X101-08燒嘴冷卻水流量差波動(dòng),CO報警,進(jìn)口盤(pán)管焊縫漏,停車(chē)更換燒嘴2012.08-01201208-13X10104289燒嘴冷卻水流量差波動(dòng),CO報警,盤(pán)管焊縫漏,停車(chē)更換燒嘴2012-08-132012-08-27X1o1(GE7)329燒嘴冷卻水流量差波動(dòng),CO報警,盤(pán)管焊縫漏,停車(chē)更換燒嘴2012-05-112012-06-06122X101-01617燒嘴冷卻水流量差波動(dòng),停車(chē)更換燒嘴2012-07-25122X101-03燒嘴冷卻水流量差波動(dòng),燒嘴夾套焊縫岀現橫向裂紋,停車(chē)更換燒嘴201204-192012-05-02122X101314燒嘴冷卻水CO高,盤(pán)管漏,手動(dòng)停車(chē)更換燒嘴2012-05-022012-05-18X501(GE3)燒嘴冷卻水CO報警,手動(dòng)停車(chē),更換燒嘴201205-182012-06-04122X701燒嘴冷卻水CO報警,燒嘴夾套焊縫半圓橫向開(kāi)裂,停車(chē)更換燒嘴2012-06-042012-06-28X601(GE5)燒嘴冷卻水CO報警,燒嘴夾套進(jìn)水焊縫漏,停車(chē)更換燒嘴2011-08-192011-0908X101(GE7燒嘴冷卻水流差高,氣化爐跳車(chē),更換燒嘴平均值173表22012年11~12月氣化爐燒嘴使用記錄(改造后)始時(shí)間結束時(shí)間壽命/h停用原因2012-10-292012-12-15X1010511312012-11-062012-12-15X201(GE4)9382012-11-162012-12-15X101082012-10-292012-1204X101-01處理中心氧閥,一起更換平均值9123對各問(wèn)題的處理改進(jìn)情況車(chē),甚至有可能發(fā)生爆炸。攻關(guān)后微裂紋只有13mm,這一難題由陜西鑫立攻破,鑫立采用下面用圖片的形式就改造前后進(jìn)行對比國際上最為先進(jìn)的材料,改變材料的性能.而且問(wèn)題1上面的兩個(gè)表格已經(jīng)能夠充分說(shuō)明能夠重復利用一次,雖然材料進(jìn)口,成本高,但在使用周期上有了大的飛躍。能夠重復利用一次,也就降低了制造成本。問(wèn)題2攻關(guān)前煤漿中噴頭磨損特別厲害問(wèn)題4外環(huán)氧的氣流通道環(huán)隙是燒嘴最為容易造成氣化爐與燒嘴的壓差波動(dòng),給操作帶來(lái)關(guān)鍵的尺寸,GE公司圖紙給定的尺寸公差為正困難,攻關(guān)后一個(gè)周期下來(lái)磨損量只有0.3mm負0.38mm,其一,對燒嘴的壓差有著(zhù)一定的影左右,航天十一所采用國際最先進(jìn)的金屬陶瓷襯響,其二,影響煤漿在頭部的流速,影響霧化的套,耐磨效果特別好,而陜西鑫立采用堆焊耐磨角度。改造后嚴格了公稱(chēng),控制在0.10mm范合金加熱處理工藝也能夠保證其使用效果。金屬?lài)畠?效果很明顯陶瓷沒(méi)有修復價(jià)值而陜西鑫立采用堆焊技術(shù)使材5。丁藝燒喘人爐深度不合理,造成投料有重復利用的價(jià)值,節約成本?？梢灾貜投押噶现袊夯t壁經(jīng)常出現超溫現到兩次,能保證其使用效果,并且在實(shí)踐中已東CNMHG運行受到了影響,攻經(jīng)得到了證明關(guān)后調整入爐深度與霧化角,再沒(méi)有出現超溫的問(wèn)題3攻關(guān)前外噴頭龜裂特別嚴重,直徑現象方向上有10~20mm不等的放射性裂紋,而且問(wèn)題6工藝燒嘴霧化角是一臺燒嘴的核心有時(shí)會(huì )導致端面災難性的裂紋,造成氣化爐跳設計,影響到水煤漿在氣化爐內的燃燒,角度過(guò)第3期趙旭清等:GE水煤漿氣化爐工藝燒嘴改造小直接會(huì )導致錐底磚的快速損壞,角度過(guò)大會(huì )導不充分,導致灰渣的殘碳量高。攻關(guān)前有時(shí)能夠致局部筒體磚的損害。角度太小,水煤漿中的顆達到30%左右,攻關(guān)后通過(guò)合理調整角度,灰渣粒在氧氣噴射作用、重力加速度的驅使下會(huì )燃燒的含碳量只有18~20%,節約了大量的資源攻關(guān)后攻關(guān)前圖1中噴頭磨損示意攻關(guān)前攻關(guān)后圖2外噴頭龜裂示意問(wèn)題7工藝燒嘴的外盤(pán)管與外噴頭焊接處直角面焊接,減少了焊接難度和應力點(diǎn),同時(shí)在經(jīng)常產(chǎn)生裂紋,也是燒嘴使用壽命短的一個(gè)重要焊縫外側再増加_層盤(pán)管進(jìn)行保護,二者間填充原因,而且存在很大的安全風(fēng)險。氣化爐工藝燒耐火氈,這樣雙層保護材料直接減少了焊縫在高嘴盤(pán)管開(kāi)裂的主要原因有以下。①盤(pán)管材質(zhì)為溫氣體下的侵蝕,不再產(chǎn)生裂紋,延長(cháng)了燒嘴使Inconel600,夾套材質(zhì)為UMCo50,焊接兩種材用壽命。并且要求制造廠(chǎng)家在每次檢修時(shí)一定要料的焊絲選用的Co50焊絲。盤(pán)管在維修過(guò)程更換頭部的圓弧彎管,避免多次焊接后材料發(fā)生中,一般不更換,焊接處多次的切割焊接,易造變化,產(chǎn)生裂紋成材料金相及焊接性能發(fā)生變化。②無(wú)論是問(wèn)題8工藝燒嘴頭部形狀設計不合理,容體式夾套,還是普通夾套,盤(pán)管和夾套頭部焊接易造成端面開(kāi)裂,增加氣化爐運行的安全風(fēng)險時(shí),存在一定的弧度和角度,且為角焊縫焊接形頭部腔體流道是Ⅴ形結構,尖端處長(cháng)時(shí)間在氣式,焊接強度遠低于對接焊縫,形成了薄弱點(diǎn)?；袊夯ど軙?huì )失效,導致裂紋③焊接后的部件,中心有一定的偏離,未嚴格的CNMHG氣化爐內大量的高溫對中,在焊縫處形成了較大的應力,在惡劣的工高壓水煤氣進(jìn)人燒嘴冷卻水盤(pán)管,把管燒紅,產(chǎn)況下極易造成損壞。生爆炸。我們將頭部由圓柱狀流道改為環(huán)形平面針對以上三點(diǎn),我們進(jìn)行了改造:將原有的流道,達到了很好的冷卻效果,攻關(guān)后燒嘴出入夾套邊緣圓弧改為直角(詳見(jiàn)圖2),盤(pán)管直接與口溫差也有明顯的變化?；ぴO計通訊第39卷攻關(guān)前圖3外盤(pán)管與外噴頭連接示意攻關(guān)前攻關(guān)后的外形圖4工藝燒嘴頭部示意4總結60d;(2)敢于應用新型材料;煤氣化工藝燒嘴的改造是當前國內外研究的(3)與制造廠(chǎng)家密切配合,聯(lián)合攻關(guān);共同課題,都希望燒嘴能夠長(cháng)周期穩定使用,盡量(4)敢于突破思路,打破進(jìn)口尺寸公差的束少給生產(chǎn)帶來(lái)負面影響,降低因更換工藝燒嘴帶縛,密切與生產(chǎn)工藝配合,在各尺寸上循序漸進(jìn)來(lái)的安全風(fēng)險、生產(chǎn)波動(dòng),增加煤氣化爐向火面磚改進(jìn),取得了良好的效果的使用壽命。因頻繁更換燒嘴,爐溫的多次提升,(5)在線(xiàn)分析燒嘴的使用狀態(tài),反映給制造向火面磚的微小剝落,會(huì )使爐磚的使用壽命下降。廠(chǎng)家,不斷調整;特別是我們煤制烯烴項目是世界首例,煤氣化裝(6)對于燒嘴頭部外形進(jìn)行總結,圓形柱狀置的規模也是世界僅有的一套,單爐能力在壓力結構更為合理6.5MPa下日投煤量1500t,也是國內最大的,沒(méi)有可借鑒的。試車(chē)期間GE工藝包給我們帶來(lái)的在全體攻關(guān)小組共同努力下,我們大膽創(chuàng )進(jìn)口燒嘴應用也不理想,而且價(jià)格是國內的2~3新,進(jìn)行了以下嘗試倍,在國內沒(méi)有指定的維修地方。公司大膽革新,(1)工藝燒嘴頭部的形狀打破了進(jìn)口的束委托北京航天十一所制造了10臺8吋的三流道縛內混式工藝燒嘴,使得煤制烯烴煤氣化燒嘴邁出了國產(chǎn)化的第一步,與我們神華包頭煤化工分公TYHG燒嘴的盤(pán)管與外噴頭焊接保護上采中國煤化工帛,避免焊縫熱應力作司同期上的小項目也有幾家,如600kta甲醇的新CNMHG能能源有限公司、榆林兗礦煤氣化廠(chǎng),1000kt/a甲(3)工藝燒嘴的煤漿中噴頭采用金屬陶瓷襯醇的久泰能源公司,通過(guò)對比交流,我們的燒嘴攻里或者堆焊耐磨合金加熱處理工藝關(guān)力度還是很大的,突出表現在以下幾點(diǎn)(4)各法蘭密封面堆焊合金材料,避免了因(1)工藝燒嘴使用周期長(cháng),攻關(guān)后能夠達到燒嘴多次更換對密封面的損傷。